Bachelor's Thesis

Design of a mirror collimator for a light beam outgoing from a silica fibres bundle of a circular cross section.

Final Thesis 657.58 kB

Author of thesis: Ing. Jiří Vodák, Ph.D.

Acad. year: 2009/2010

Supervisor: prof. RNDr. Miloslav Ohlídal, CSc.

Reviewer: Mgr. Kateřina Brillová, Ph.D.

Abstract:

Imaging spectroscopic reflectometry is an innovative method for studying optical properties of thin layers. This method allows as studying large areas of thin layers. Imaging spectrophotometer designed in The Institute of Physical Engineering was supposed to allow measurements along areas of about 25 mm x 25 mm. However this area was not achieved. To achieve desired dimensions of the area under study it is necessary to redesign the optical transmission setup between a source of monochromatic light and the imaging spectrophotometer.The old spectrophotometer design consists only of a mirror collimator not sufficient enough to collimate a rectangle shaped light beam on the output of the monochromator. The new design will consist of optical cable of silica fibers transforming the rectangle input light beam into a light cone which will be easier to collimate by a mirror collimator.

Keywords:

design of collimating setup, optical fibers, imaging spectrophotometry

Date of defence

17.06.2010

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

V předkládané práci autor úspěšně vyřešil návrh optické kolimační sestavy pro navázání světelného svazku vystupujícího z monochromátoru do digitálního zobrazovacího spektrofotometru. Iniciativně a s vysokou mírou samostatnosti reagoval na požadavky zadané úlohy, které vznikly v průběhu jejího řešení. Postupoval logicky od změření základních parametrů úlohy přes simulaci jejich vlivu na funkci navrhované kolimační sestavy pomocí software ZEMAX až k jejímu konečnému návrhu. Výsledkem je tedy návrh originální kolimační sestavy, která po její realizaci bude užita ve stávajícím zařízení pro charakterizaci optických vlastností tenkých vrstev využívaném v řadě výzkumných a aplikačních projektů řešených na ÚFI FSI VUT v Brně. Její zařazení do stávajícího zařízení zlepší jeho funkční parametry. Povaha zadané úlohy nevyžadovala rozsáhlé používání literatury. Autor práce však ukázal, že s literaturou dovede pracovat. Předkládaná práce je logicky uspořádána, její grafická úprava je na dobré úrovni. Ve formě vyjadřování se projevuje malá autorova zkušenost, nicméně autorův jazyk je odpovídající pracím tohoto typu. Autor je schopen interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry. Počet pravopisných (méně závažných) chyb nepřesáhl 10. V anglicky psaném abstraktu práce se objevují 2 chyby. Z faktických nedokonalostí lze uvést tabulku 5.3, v níž by bylo vhodné používat důsledně slovo divergence místo slova úhel. V tabulce 5.4 není uvedena jednotka průměrů svazku (je uvedena pouze v seznamu použitých zkratek a symbolů). Závěrem lze konstatovat, že autor splnil požadavky a cíle zadání.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Práce pana Jiřího Vodáka se zabývá návrhem úprav zařízení spektroskopické refraktometrie, které je využíváno ke zkoumání optických vlastností tenkých vrstev. Zadáním této bakalářské práce je vytvořit  návrh zrcadlového kolimátoru pro světelný svazek vystupující z kabelu křemíkových vláken kruhového průřezu.
V předložené práci oceňuji postup řešitele, kdy se zabývá úpravou světelného svazku před vstupem do křemíkových vláken. Obšírně, v kapitolách této problematice věnované, popisuje postup volby optických členů pro úpravu svazku vystupujícího z monochromátoru. Velká škoda je, že se ve stejné míře nevěnoval kapitole Sestava za výstupem optického kabelu (cca 1strana), kterou spatřuji jako stěžejní.
Cílem této práce bylo na základě rešerše odborné literatury provést rozbor problému. Seznam použité literatury však obsahuje jen jednu knižní publikaci, ze které autor cituje některé základní vzorce a jiné vynechává (např. nejistota). V nejdůležitější kapitole 5.2. jakékoli odkazy na vztahy používané k výpočtu chybějí. Tabulky 5.3. a 5.4. neodpovídají citaci a jsou bez odpovídajícího komentáře objasňujícího jejich přesný původ. Z tabulek, jež zřejmě měly ukazovat možnosti konečné volby realizace kolimátoru, bohužel není učiněn žádný bližší závěr.
Práce jako taková je logicky uspořádána a obsahuje všechny formální náležitosti, ale je poněkud méně srozumitelná. Obtížně se sleduje postup řešení problematiky, pokud čtenář není seznámen alespoň se základním schématem upravované optické sestavy celého přístroje. Domnívám se, že k srozumitelnosti by také přispěly vhodné popisky (příp. měřítka a jiné) k obrázkům získaných z programu Zemax, jež autor využívá k návrhu optické sestavy.
Závěrem tedy lze konstatovat, že práce pana Jiřího Vodáka splňuje požadavky na bakalářskou práci kladené.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací D
Topics for thesis defence:
  1. Jak velkou plochu vzorku je možno měřit při současném uspořádání optické sestavy přístroje? Jak se tento parametr změní?
  2. Na straně 12 (kapitola Jedno sférické zrcadlo) uvádíte: "Vzhledem k nesymetrické optické sestavě se naskytla otázka, do jaké roviny celou sestavu umístit, jestli vést paprsek v horizontální nebo vertikální rovině". Bylo by možné tuto větu více rozvést, objasnit?
  3. Jedním z požadavků je homogenita intenzity svazku, jíž je věnováno 7 stran BP. Na straně 5 popisujete: "tento parametr není zásadní,protože je možné rozdílnost intenzit v průřezu kompenzovat softwarově...". Avšak na straně 8 a 13 tvrdíte, že svazek musí mít homogenně rozloženou intenzitu světla ve svém průřezu. Do jaké míry musí být tento požadavek tedy splněn a proč?
  4. Dále na straně 14 uvádíte: "Naštěstí v této aplikaci je potřeba pouze zajistit přenos intenzity světelného svazku a deformace obrazu nehraje roli. Takto je možné se vyhnout návrhu podle zobrazovací rovnice." Jakých rovnic používáte, když ne zobrazovacích?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová